Numeryczne modelowanie konstrukcji wodnych kotłów grzewczych małej mocy opalanych paliwem stałym

• Autorzy: Wacławiak K. , Rozpondek M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2018.12.2

Warianty tytułu

EN

Numerical Modeling of the Construction of Low-Power Heating Boilers Fired With Solid Fuel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opisano warunki eksploatacji kotłów grzewczych małej mocy stosowanych w gminach, w których nie ma sieci ciepłowniczych i gazowniczych. Przeanalizowano parametry konstrukcyjne i eksploatacyjne kotłów grzewczych opalanych paliwami stałymi. Przyjęto założenia do symulacyjnego modelu przepływów wody, spalin i ciepła w kotle grzewczym małej mocy zasilanych paliwem stałym. Wykonano obliczenia numeryczne oryginalnej i zmodyfikowanej, konstrukcji kotła z wykorzystaniem środowiska Ansys Fluent. Zaproponowano alternatywne rozwiązania przepływowe w kotłach grzewczych.

EN

The conditions for firing low-power boilers in communes where there are no heating and gas network structures are presented. Structural and operating parameters of solid fuel fired boilers were analyzed. The assumptions for the simulation model of water, flue gas and heat flows in a low power boiler fueled with solid fuel were assumed. Numerical calculations were performed for the original and modified, slim boiler construction using the Ansys Fluent environment. Alternative flow solutions in the design of the boiler have been proposed.

Słowa kluczowe

PL

kocioł grzewczy małej mocy; modelowanie numeryczne; paliwo stałe

EN

low power heating boiler; numerical modelling; solid fuel

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 49, nr 12
• Strony: 486--493
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wacławiak K.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Rozpondek M.

• Katedra Mechatroniki, Wydział Architektury, Budownictwa i Sztuk Stosowanych, Wyższa Szkoła Techniczna w Katowicach

Bibliografia

• [1] AEBIOM Statistical Report 2017. European Bioenergy Outlook. Pellet Market Overview. 2017 European Biomass Association (AEBIOM). http://epc.aebiom.org/wp-content/uploads/2017/10/ FINAL-PELLET-MARKET-OVERVIEW-2017.pdf
• [2] Aychan Betül, Cevdet Demirtas. 2001. “Investigation of Turbulators for Fire Tube Boilers Using Exergy Analysis". Turk J Engin Environ Sci, 25 (2001): 249-258. http://journals.tubitak.gov.tr/engineering/issues/muh-01-25-4/muh-25-4-1-97077.pdf
• [3] Bartoszewicz Jarosław. 2008. "Analiza konstrukcji kotłów niskotemperaturowych wodnych opalanych paliwem stałym". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 39(6): 7-10 i 29.
• [4] Buczyński Rafał. 2011. Investigation of fixed -bed combustion process in small scale boilers. Gliwice-Clausthal-Zellerfeld. http://delibra.bg.polsl.pl/dlibra/doccontent?id=1282
• [5] Carvalho Lara, Elisabeth Wopienka, Christian Pointner, Joakim Lundgren, Vijay Kumar Verma, Walter Haslinger, Christoph Schmidl. 2013. “Performance of a pellet boiler fired with agricultural fuels". Applied Energy, volume 104, April: 286-296.
• [6] Ciupek Bartosz, Rafał Urbaniak, Jarosław Bartoszewicz. 2018. "Emisja tlenku węgla i tlenków azotu z kotła małej mocy w zależności od zastosowanego paliwa węglowego". 49/3: 90-94. ISSN 0137-367.
• [7] Dworakowska Anna - - akcja. 2016. Instytut Ekonomii Środowiska. Efektywna Polska. Efektywność energetyczna w Polsce. Stan techniczny domów jednorodzinnych ogrzewanych węglem. Podsumowanie i komentarz do badań: 11-17. Kraków. https://depot.ceon.pl/bitstream/handle/123456789/13542/Przegl%C4%85d-Efektywno%C5%9Bci-Energetycznej-2015.pdf?sequence=6&isAllowed=y
• [8] Gomez Miguel A., Roberto Comesaña, Miguel A. Álvarez Feijoo, Pablo Eguía. 2012. “Simulation of the Effect of Water Temperature on Domestic Biomass Boiler Performance". Energies. Rys. 6. Pole temperatury spalin (z lewej) oraz wody (z prawej) w zmienionym geometrycznie modelowym kotle ‒ wariant 1b Fig. 6. Temperature of flue gas (left) and water (right) for a design option of the simulated boiler ‒ case 1b CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA 49/12 (2018) 493 (5):1044-1061. https://pdfs.semanticscholar.org/b6d2/57d8991e-6d2465a6575219fccb3f37ea4e3d.pdf
• [9] Hamala Katarzyna, Leokadia Róg. 2004. "Wpływ składu chemicznego i właściwości fizykochemicznych węgli oraz ich popiołów na wskaźniki żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów energetycznych". Prace naukowe GIG. Górnictwo i środowisko. Kwartalnik 3/2004: 81-108.
• [10] http://cleanboiler.org/learn-about/boiler-efficiency-improvement/efficiency-index/turbulators/
• [11] https://kotly.com/gb/9-automatic-slack-coal-and-pellet-boiler-ogniwoeko-plus-m-26-kw.html?search_query=turbulators&results=2
• [12] Judt Wojciech, Rafał Urbaniak, Jarosław Bartoszewicz. 2017. "Metodologia realizowania obliczeń numerycznych modelowania procesu wymiany ciepła w kotłach małej mocy opalanych paliwami stałymi". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 48 (7): 277-280.
• [13] Kocioł KRA-DW miałowo/węglowy. Parametry techniczno-eksploatacyjne kotłów KRA-DW z regulacją komputerową. http://piece-kra.pl/oferta/kociol-kra-dw-mialowoweglowy/
• [14] Kraszkiewicz Artur, Magdalena Kachel-Jakubowska, Ignacy Niedziolka. 2017. “The chemical composition of ash from the plant biomass in terms of indicators to assess slagging and pollution of surface heating equipment". Fresenius Environmental Bulletin vol. 26 (1): 6383-6389.
• [15] Kubica Krystyna, Szymon Liszka. 2017. Rynek nowoczesnych urządzeń grzewczych na paliwa stałe. FEWE. Katowice.
• [16] Kubica Krystyna, Andrzej Szlęk. 2007. "Zasady wyznaczania parametru kryterialnego oceny energetyczno-ekologicznej kotłów małej mocy." Politechnika Śląska NB-56/RIE6/200: 1-6. http://topten. info.pl/uploads/Zasady_kryteria.pdf
• [17] Mahu Rặzvan, Florian Popescu, Ion V. Ion. 2013. “CFD Modelling of biomass combustion in a heting boiler". Termotechnika Suppliment (1): p.141-145.
• [18] Mirowski Adolf. 2017. "Weryfikacja urządzeń grzewczych w zakresie emisji zanieczyszczeń do powietrza". Czysta Energia (9-10): 15-17.
• [19] Mirowski Tomasz, Paweł Drobnik. 2017. "Wirtualna sieć ciepłownicza zasilana biowęglem". Czysta Energia (9-10): 18-20.
• [20] Morten Tony Hansen, Anna Rosentoft Jein, Edmund Wach, Małgorzata Bastian. 2009. Poradnik użytkowania pelet drzewnych. Bałtycka Agencja Poszanowania Energii. https://pelletsatlas.info/wp-content/uploads/2015/09/Handbook_Polish_disclaimer.pdf
• [21] Ojczyk Grzegorz, Wiesław Zima. 2017. "Stanowisko badawcze kotłów stałopalnych małej mocy oraz kolektorów słonecznych". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 48 (7): 281-286.
• [22] Opracowanie wytycznych dotyczących przystosowania wybranych typów konstrukcyjnych produkowanych w kraju kotłów grzewczych opalanych węglem kamiennym do spełnienia zaostrzonych wymagań ustalonych w znowelizowanej normie Fpr EN 303-5 w zakresie granicznych wartości emisji zanieczyszczeń. 2013. Praca statutowa. Instytut Energetyki Zakład Urządzeń Energetycznych Laboratorium Badań Kotłów i Urządzeń Grzewczych.
• [23] Pilarski Sławomir. Produkcja kotłów małej mocy opalanych paliwami stałymi - - n aktualny i perspektywy rozwoju. Instytut Energetyki ZBUE-CUE. Platforma Producentów Urządzeń Grzewczych Na Paliwo Stałe. http://www.pie.pl/materialy/_upload/KONFERENCJA/Prezentacja_Slawomir_Pilarski.pdf
• [24] Poradnik -ste ciepło w moim domu. Ochrona powietrza. Warszawa 2017. https://www.mos.gov.pl/fileadmin/user_upload/mos/Aktualnosci/2017/pazdziernik_2017/Poradnik_Czyste_cieplo_w_moim_domu_z_paliw_stalych.pdf
• [25] Praca zbiorowa. Redakcja Całus Sylwia. 2017. Gmina samowystarczalna energetycznie. Umowa Nr 150/2017/Wn50/OA-XN-04/D. Politechnika Częstochowska.
• [26] Przegląd elementów ogrzewań wodnych. Kocioł stalowy, płomieniówkowy, jednociągowy.KW-Geoterm. http://delibra.bg.polsl.pl/Content/26039/3%20-%20Kotly.pdf
• [27] Rastvorov V., K.V. Osintsev, E.V. Toropov. 2017. “Influence of burner form and pellet type on domestic pellet boiler performance". IOP Conf. Series.Earth and Environmental Science (87): 1-6. http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/87/3/032034/pdf
• [28] Rozpondek Maciej, Krzysztof Wacławiak. 2014. "Badania cieplne kotła wodnego zasilanego biomasą - - nem bukowym". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 45 (2): 63-66.
• [29] Sungur Bilal, Bahattin Topaloglu, Hakan Ozcan, Lutfu Namli. 2018. “Numerical analysis of the effect of conical turbulators to heat transfer performance of a liquid fuelled boile". Research on Engineering Structures and Materials.4 (2):.127-136. http://jresm.org/archive/resm2016.53me0621.pdf
• [30] Szubel Mateusz, Mariusz Filipowicz. 2015. "Analiza numeryczna pracy urządzeń grzewczych małej mocy zasilanych biomasą". Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture. Z. 62 (12/15): 477-486.
• [31] Wach Edmund, Małgorzata Bastian. 2010. Produkcja i spalanie pelet. Poradnik. Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A. Gdańsk.
• [32] Wach Ludmiła, Edmund Wach. 2017. "Udział biomasy w wytwarzaniu energii z odnawialnych źródeł". Czysta Energia (11-12): 30-33.
• [33] Wacławiak Krzysztof, Rozpondek Maciej. 2016. "Eksploatacyjne uwarunkowania kotłów grzewczych - - eryczne obliczenia parametrów cieplnych". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 47 (12): 500-506.
• [34] Wang Kui, Mauro Masiol, Devraj Thimmaiah, Yuanyuan Zhang, Philip K. Hopke. 2017. “Performance Evaluation of Two 25 kW Residential Wood Pellet Boiler Heating.Systems."Energy.Fuel. (31):12174-12182. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.energyfuels. 7b01868
• [35] Ziębik Andrzej, Jan Szargut. 1997. Podstawy gospodarki energetycznej. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice. ISSN 0434-0825